Ультразвуковой измеритель флуктуацийскорости потока

Ультразвуковой измеритель флуктуацийскорости потока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<»>838575

+ .г (61) Дополнительное к авт. саид-ву— (22) Заявлено 260979 (21) 2820222/18-10 с присоединением заявки ¹â€” (51}М. Кл.

G 01 P 5/00

Государствеииый комитет

СССР по делам изобретеиий и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 1506.81.Бюллетень No 22

Дата опубликования описания 150681 (53} 4Ê 532. 574 (088.8) (72) Авторы изобретения

A.B. Рагаускас и В.Г. Данилов

Каунасский политехнический институт им. Антанаса Снечкуса (71) Заявитель (54 ) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ФЛУКТУАЦ1Н

СКОРОСТИ ПОТОКА

Изобретение относится к акустическим измерениям и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства для измерения флуктуаций скорости потока.

Известны ультразвуковые измерители скорости потока, содержащие генератор зондирующих импульсов, пьезоэлектрические преобразователи, включенные в схему синхрокольца, и регистрирующий блок (1).

Однако эти устройства обладают недостаточным быстродействием, что ограничивает возмо>кность измерения флуктуаций скорости потока. .Наиболее близким к изобретению по технической сущности является ультразвуковой измеритель флуктуаций cicoрости потока, содержащий два обратимых электроакустических преобразователя, передатчик и приемник, связанные через первый и второй управляемые ключи с электроакустическими преобразователями, преобразователь временной интервал-цифра, блок вычисления обратных величин, вычитающий блок и синхронизатор, соединенный с приемником передатчиком, преобразователем временной интервал-цифра и управляющими входами ключей (2).

Недостатком этого устройства является ограниченная точность измерений при работе с флуктуирующими потоками, поскольку в устройстве период выдачи дискретных значений измеряемой скорости потока больше периода повторения импульсов при излучении против направления потока.

Цель изобретения — повышение точности измерений.

Указанная цель достигается тем, что в устройство введены первый и второй сумматоры, блок опорной цифры, третий ключ, переключатель, цифроаналоговый преобразователь и дифференцирующая цепочка, один из входов первого сумматора подключен к выходу преобразователя временной интервалцифра, подсоединенному к первому входу переключателя, второй вход первого сумматора подключен через третий ключ к выходу блока опорной цифры, а выход первого сумматора подсоединен ко второму входу переключателя, выход которого через блок вычисления обратных величин и вычитающий блок подсоединен ко входу второго сумматора,,выход которого через аналого-цифровой преобразователь и дифференцирующую цепочку соединен с выходом уст838575 ройства, при этом управляющие входы первого сумматора, переключателя и третьего ключа подсоединены к выходам синхронизатора.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого ультразвукового измерителя флуктуаций скорости потока.

Устройство содержит два обратимых электроакустических преобразователя

1 и 2, передатчик 3, приемник 4, синхронизатор 5, соединяющий, например импульсные генераторы и цепи задержки, преобразователь б типа временной интервал-цифра, сумматор 7, блок 8 бпорной цифры, блок 9 вычисления обратных величин, вычитающий. блок 10, сумматор 11, цифроаналоговый преобразователь 12, дифференцирующая цепочка 13, ключи 14-16 и переключатель 17.

Электроакустический преобразователь 1 соединен с первым выходом передатчика 3 и, через ключ 14, с электроакустическим преобразователем 2, который через ключ 15 соединен со входом приемника 4. Выход приемника 4 соединен со .входом синхронизатора 5.

Второй выход передатчика 3 соединен со входом запуска преобразователя б типа временной интервал-цифра, вход управления которого соединен с выходом синхронизатора 5. Другой выход . синхронизатора 5 соединен со входом запуска передатчика 3. Выход преобразователя б типа временной интер- вал-цифра соединен с первыми входами сумматора 7 и переключателя 17, а выход сумматора 7 соединен со вторым входом переключателя 17. Второй вход сумматора 7 через ключ 16 соединен с выходом блока 8 опорной цифры. Входы управления сумматора 7, блока 9 вычисления обратных величин, ключей 14-16 и переключателя 17 сое динены с соответствующими выходами синхронизатора 5. Выход переключателя 17 соединен со входом блока 9 вычисления обратных величин, выход которого соединен со входом вычитающего блока 10, а его выход через сумматор 11, цифроаналоговый преобразователь 12 и дифференцирующую цепочку 13 соединен с выходным зажимом устройства. Выход знака вычитающего блока 10 соединен со входом знака сумматора 11.

Ультразвуковой измеритель флуктуаций скорости пстока работает следующим образом.

Измерение производится двумя режимами, причем переход из одного режима в другой осуществляется автоматически с помощью синхронизатора 5.

В первом режиме в исходном состоянии ключ 14 замкнут, ключи 15 и 16 разомкнуты. В переключателе 17 замкнуты выход преобразователя 6 типа временной интервал-цифра и вход блока 9 вычисления обратных величин. В момент времени t импульсом, поступающим с третьего выхода синхронизатора 5, запускается передатчик 3, на выходе которого формируется импульс возбуждения электроакуатических преобразователей 1 и 2. Этот импульс поступает на электроакустический преобразователь 1 и через ключ 14 на электроакустический преобразователь 2. Таким образом, оба электроакустических преобразователя 1 и 2 излучают зондиру ощие акустичеСкие импульсы, направленные по и против направления исследуемого потока. Одновременно выходным импульсом передатчика 3 запускается преобразователь 6 типа временной

5 интервал-цифра. После излучения зондирующих импульсов импульсом, поступающим со второго выхода синхронизатора 5, ключ 15 замыкается. Электроакустическим преобразователем 2 при20 нимается акустический импульс, прошедший по направлению потока расстояние базы d между электроакустическими преобразователями 1 и 2. Приня, тый импульс через ключ 15 и прием25 ник 4 поступает на вход синхронизатора 5. Аналогично принимается акустический импульс, прошедший против направления потока и с электроакустического преобразователя 1 через ключи

ЗО 14 и 15 и приемник 4 поступает на вход синхронизатора 5. Импульсом, по.ступающим с пятого выхода синхронизатора 5, осуществляется запись на регистры сумматора 7 цифровой величины с выхода преобразователя 6 типа временной интервал-цифра. На регистры блока 9 вычисления обратных величин записывается цифровая величина импульсом, поступающим с выхода синхронизатора 5. После окончания записи им40 пульсом, поступающим с четвертого выхода синхронизатора 5, осуществляется сброс и подготовка преобразовате.ля б типа временной интервал-цифра.

Одновременно импульсом, поступающим

45 с восьмого выхода синхронизатора 5, запускается блок 9 вычисления обрат ных величин. После окончания вычисления на вход вычитающего блока 10 поступает цифровая величина, выра5ц хсаеМаа формулОй

4 С-Чд со Ы а где С вЂ” скоРость ультразвука в исследуемом потоке;

V — средняя величина переменА ной скорости V(t) исследуемого потока за интервал времени ГА бО d.— угол между базой d и вектором скорости исследуемого потока.

После записи цифровой величины 1/Np, в регистры вычитающего блока 10 импульсом, поступающим с во=ьмого выб5 хода синхронизатора 5, осуществляет838575

С+ ч в со <;(bo Б — средняя величина переменной 2р скорости V(t) исследуемого потока за интервал време ни Г .

После окончания записи цифры 1/й

6 на регистры вычитающего блока 10 осуществляется последовательное вычита25 ние по алгоритму.

Формула изобретения ультразвуковой измеритель флуктуаций скорости потока, содержащий два обратимых электроакустических преобразователя, передатчик и приемник, ся сброс и подготовка блока 9. Одновременно импульсом, поступающим с седьмого выхода синхронизатора 5, переключатель 17 переводится в состояние замыкания входа блока 9 вычисления обратных величин и выхода сумма5 тора 7. Далее импульсом, поступающим с восьмого выхода синхронизатора,5, запускается блок 9, и на его регистры записывается цифровая величина с выхода сумматора 7. После окончания вычисления в блоке 9 импульсом синхронизатора 5 сумматор 7 сбрасывается и на вход вычитающего блока 10 поступает цифровая величина, выражаемая формулой

В потоках жидкостей C)) V, поэтому

ГА -- Г, и \/А ЙБ-=Vo, т.е. цифровая разностная величина.

После вычисления разностной цифровой величины Р, она записывается в регистры сумматора 11, работающего по алгоритму где И вЂ” выходная величина сумматора 11; 45

К. — постоянн|зй коэффициент, знак которого определяется импульсом, поступающим с выхода знака вычитающего устройства 10.

В сумматоре начально установлено

l

К„ /i =1, 2,, n=-d / cos ca.

Таким образом, на выходе сумма-. тора 11 формируется цифровая величина согласно выражения (3) и (4), равная М=Йо.

Работа устройства в первом режиме завершается автоматическим сбросом регистра первого слагаемого вычитаю- d0 щего блока 10 и .перезаписью в этот регистр содержания регистра второго слагаемого. Таким образом, согласно выражения (3 ), после окончания работы в первом режиме на регистр первого 65 слагаемого вычитающего блока 10 записана величина 1/й6<>, регистр второго, слагаемого сброшен и подготовлен, преобразователь 6 подготовлен, сумматор 7 сброшен и подготовлен, блок

9 вычисления обратных величин подготовлен, переключатель 17 в режиме замыкания входа блока 9 и выхода сумматора 7, ключи 14 и 15 замкнуты, ключ 16 разомкнут.

После окончания работы устройства 1 в первом режиме импульсом, посту пающим с первого выхода синхронизато ра 5, ключ 14 размыкается и начинается работа устройства во втором ре жиме.

В этом режиме передатчик 3 нерио дически запускается импульсами, поступающими с третьего выхода синхронизатора 5, причем период Т повторения запускающих импульсОв установлен — Т « Г . Акустические импульсы излучаются по направлению потока, принимаются электроакустическим преобразователем 2, и через ключ 15 и приемник 4 периодически поступают на вход синхронизатора 5. Выходным импульсом передатчика 3 запускается преобразователь 6. Он останавливается импульсом, поступающим с четвертого выхода синхронизатора 5 и цифровая величина записывается,в сумматор 7. После каждого поступления цифровой величины на выход сумматора 7 импульсом синхронизатора 5, поступающим с его восьмого выхода, запускается бл<.< 9. После окончания вычислений в блоке 9 на его выходе периодически формируется цифровая величина, которая записывается в ре- гистр второго слагаемого вычитающего блока 10, после чего блок 9 сбрасывается и подготавливается импульсом синхронизатора 5.. Вычитающий блок 10, сумматор 11 и цифроаналоговый преобразователь 12 работает как и в первом режиме.

В предлагаемом устройстве выходной величиной является временная зависимость напряжения, пропорционального среднему, за период усреднения Т, отклонению скорости измеряемого потока ьЧ от его средневероятного значения Ч(с). Таким образом, устройство впервые обеспечивает возможности ультразвукового измерения флуктуаций переменной скорости потока, период флуктуаций которого намного меньше времени прохождения акустического импульса базового расстояния д по направлению потока.

838575

Составитель И. Засядников

Техред Н.Майорош Корректор О. Билак

Редактор Н. Ромк<..

Заказ 4418/67 Тираж 907 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, H-35 Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 связанные через первый и второй управляемые ключи с электроакустическими преобразователями, преобразователь временной интервал-цифра и управляющими входами ключей, о т л и ч аи. шийся . тем, что, с целью повышения точности измерений, в него введены первый и второй сумматоры, блок опорной цифры, третий ключ, переключатель,цифроаналоговыйпреобразователь и дифференцирующая цепочка один из !О входов первого сумматора подключен к выходу преобразователя временной интервал-цифра, подсоединенному к первому входу переключателя, второй вход первого сумматора подключен через третий ключ к выходу блока опорной цифры, а выход первого сумматора подсоединен ко второму входу переключателя, выход которого через блок вычисления обратных величин и вычитающий блок подсоединен ко входу вто— рого сумматора, выход которого через аналого-цифровой преобразователь и дифференцирующую цепочку соединен с выходом устройства, при этом управляющие входы первого сумматора, переключателя и третьего ключа подсоединены к выходам синхронизатора.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 526827, кл. G 01 Р 5/00, 1976.

2. Патент ФРГ Р 2431346, кл. G 01 P 5/00, 1976.